Gaspar2009 分子标记估计遗传参数

Gaspar MJJ, De-Lucas AI, Alía R, et al (2009) Use of molecular markers for estimating breeding parameters: A case study in a Pinus pinaster Ait. progeny trial. Tree Genet Genomes 5:609–616. doi: 10.1007/s11295-009-0213-1

遗传改良计划的管理基于遗传参数及其关系的知识以确定遗传增益。对于有效的子代测试方案和用于估计任何数量性状的加性方差分量,需要知道共祖系数(θ)。当使用开放授粉的家庭时,大多数作者认为幼苗是半同胞关系,但这并不总是真实的。我们的目的是估计存在于海松中的家族的共同系数的平均值。 (海洋或群松)后代试验,来源于在克隆种子园中收集的种子,并研究如何偏离θ= 0.125的标准假设影响遗传力估计。五个高度多态性微卫星标记在来自子代试验的五个家族的子样本的125个后代中得分。在这个后代试验中存在的家族的共同系数的平均值为0.130。未调节的和调整的遗传力估计之间的差异在木密度(分别为0.609和0.586)比直径(分别为0.166和0.154)更明显。我们的结论是,在试验中,遗传性估计中由于包括全同胞的相关误差,当假设开放授粉同胞之间的标准系数为0.250时,其低,并且该结果相对于数量是鲁棒的的家庭抽样,给定无差别的估计的同胞家庭中后代的平均关系


松属pinaster Ait。 (海洋或群松)是西南欧洲的一个重要商业物种。在葡萄牙,P。pinaster是最重要的本地物种之一,覆盖1Mha,它是纸浆和造纸工业的长纤维的唯一来源,并且是固体锯材行业的主要来源。从1980年代初开始,正在为这个物种开发树木改良计划,基于选择的加树,建立第一代种子园和开放传粉后代测试(Aguiar et al。2003),目的是增加体积每公顷和茎形式的质量。后代测试允许估计遗传参数并提供关于物种响应选择的能力的信息,并且因此通知该物种的部署策略(Zobel和Talbert 1984)。

为了估计遗传方差分量,有必要在所测试的个体之间建立关系结构(Falconer和Mackay 1996; Lynch和Walsh 1997)。我们关注二倍体个体的相关性或关系系数(r)的传统群体遗传定义,这是公司系数(θ)的两倍(Lynch和Walsh 1997; Wright 1976)。由于容易的操作管理和简单的计算(Borralho,1994),特别是在第一代育种计划或在自然种群中收集种子的生态研究中,开放授粉家族经常用于林木后代试验。风花授粉家族成员之间的遗传相关性通常假定在数学上等于半同胞之间的协方差,等于0.25(Falconer和Mackay 1996)这包括假设家庭是真正的半同胞家庭,即收集后代的雌性树是不相关的,杂交是基于高有效数量的无关的雄性,并且没有自体受精(Borralho 1994)。然而,由于父母之间的不相关性,花粉的非临界贡献或自交后代的发生,这些假设通常不被满足(Borralho 1994; Hansen和Kjaer 2006)这种不符合假设的情况也意味着,当家庭包括一部分全同胞的家庭差异组成部分被非加性效应夸大随机交配和panmitic平衡假设对于自然种群和在许多情况下对种子园来说通常是不现实的(El-Kassaby和Ritland 1986)。例如,针叶树中的几个研究已经证明,不是种子果园(SO)内的所有克隆对下一代产生相同的贡献(Goto等人2002; Hansen和Kjaer 2006; Moriguchi等人2005; Plomion等人。2001)。在这些条件下,使用r = 0.25将导致加性遗传方差的有偏估计(Squillace 1974)。根据Askew和El-Kassaby(1994),任何取决于风花授粉后代估计遗传参数的测试程序都必须谨慎地评估决定后代之间关系的因素。在育种计划中使用分子标记技术进行亲本分析可以提供关于共同系数的这些不确定性的解,因为它们提供了推断个体之间的关系结构的平均值(Blouin 2003; Lynch和Ritland 1999)。用于获得相关性的精确估计的一些优选的遗传标记是来自核或叶绿体基因组的微卫星标记(Gerber等人2000; Moriguchi等人2005),因为它们通常在每个基因座上显示许多等位基因(Lynch和Ritland 1999),并且是共显性的(Hardy 2003)。在松树中,叶绿体微卫星是单倍体和父系遗传。因为它们不重组,所以可以将多个叶绿体片段组合在单倍型中,从而提供理想用于花粉流研究的父本标记,因为它们允许直接鉴定父本配子(Plomion等人2001; Robledo-Arnuncio等人2004)这项工作是估计存在于源自在克隆种子园(CSO)中收集的种子的后代试验中的家系的共同系数(θ)的平均值,并研究以什么方式偏离θ= 0.125的标准假设(即r = 0.25)在开花授粉后代测试中将影响遗传力估计。本研究的目的也是展示在后代测试中评估的家族的系数之间的差异如何影响定量遗传学估计。

材料与方法

植物材料和常见花园实验

本研究中使用的后代测试属于在三个位点复制的系列并且在1987年建立(Aguiar等人2003)。试验包括46个自花授粉的家族,源自在Escaroupim克隆种子园II中收集的种子(Aguiar 1993)。这个CSO包括49个基因型,并通过嫁接在1975 - 1980年建立,但在后代测试中只考虑了46个家庭,因为其余的种子生产差。这些草地从1963年/ 1964年由高级林务官D.H.Perry在Mata Nacional de Leiria中选择的正树中获得。使用的选择标准基于体积,茎形式,螺旋纹和分枝习惯。关于选择的加表型和使用的评分系统的细节描述在Perry和Hopkins(1967)中。
46个家庭随机复制成8块,每块有8棵树。在2004年(17岁),从三个街区的每个家庭的12棵树的子集收集木材样本,给出总共552棵树用于评价木质量性状。在我们的研究中,对来自五个家族(每个家族25个后代,代表用于建立子代试验的相同种子批)的125个子代的子样本进行基因分型。这五个家庭显示极端和对比的不同数量性状个体间差异的价值(Gaspar等人2008)。以这种方式,即通过从分布的尾部选择家族用于分子分析,我们能够测试定量遗传学估计是否受到关于同胞关系的标准假设的影响,其中有限的基因分型努力。

配合系统参数

使用基于仅使用MLTR的核微卫星的矩法计算每个家族的异交率(分别为ts和tm)的单和多位置估计(参见Ritland 2002,详情)。通过自举获得置信区间(1,000个引导程序)。多位点和单基因座估计的异交(tm - ts)之间的差异被用来估计双亲近交(即由于亲戚交配的近亲繁殖)。

通过在家庭中计算相关的亲子关系(rp = 2×Fij)来估计每个后代中全同胞的百分比,Hardy等(2004)和使用SPAGeDi 1.2(Hardy和Vekemans 2002)。该方法使用分子标记物对来自具有已知基因型的母亲的子代阵列进行评分。在第一阶段,花粉配子通过对来自后代二倍体基因型的母体基因型进行折扣来推断(参见Hardy等人2004,关于如何处理经典的“双杂合子”问题的细节)。然后,在第二阶段,使用Nason的相对亲缘关系估计量计算家族内推断的花粉配子的共享(参见Loiselle等人1995)。分别计算叶绿体和核标记物的相关亲子(rp),并平均化,如de-Lucas et al。 (2008)。

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